El médico puede sospechar de anemia megaloblástica  por medio de un historial médico completo y un examen físico. Además, se pueden realizar varias pruebas para confirmar el diagnóstico. Si se cree que la anemia megaloblástica es causada por un problema en el tracto digestivo, se puede realizar un estudio con bario del sistema digestivo.

Un examen del sistema nervioso puede mostrar:

• Reflejos anómalos
• Disminución del sentido de la posición
• Disminución del sentido de vibración
• Pruebas de ferritina sérica como:

-Examen de médula ósea

-Recuento sanguíneo completo

-Prueba de Schilling

-Niveles de vitamina B12 en suero

-Niveles séricos de ácido fólico

-Niveles de ácido metilmalónico en suero